不同水稻品種萌發(fā)期銻耐性綜合評(píng)價(jià)

摘" 要：水稻是重要的糧食作物，銻毒害嚴(yán)重影響水稻的生長發(fā)育。為篩選耐銻水稻品種，該研究選取8個(gè)水稻品種種子，于萌發(fā)期測(cè)定其根長、芽長、株高、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率等指標(biāo)，利用隸屬函數(shù)、主成分分析、聚類分析、回歸分析等鑒定萌發(fā)期銻耐性，建立萌發(fā)期對(duì)銻耐性綜合評(píng)價(jià)模型并篩選出適宜的評(píng)價(jià)鑒定指標(biāo)。結(jié)果表明，9個(gè)相關(guān)指標(biāo)離散程度不同，變異系數(shù)范圍為18.66%～61.81%，8個(gè)品種處理間各性狀數(shù)據(jù)差異均達(dá)到顯著水平;主成分分析將9個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為3個(gè)新的綜合指標(biāo)，累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)85.82%;通過聚類分析將8個(gè)品種分為強(qiáng)銻耐性品種1個(gè)，中度銻耐性品種3個(gè)，銻敏感品種4個(gè)。

關(guān)鍵詞：水稻;萌發(fā)期;銻耐性;隸屬函數(shù);主成分分析

中圖分類號(hào)：S511" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " "文章編號(hào)：2096-9902（2024）13-0027-08

Abstract： Rice is an important food crop. Antimony toxicity seriously affects the growth and development of rice. In order to screen antimony tolerant rice varieties， the seeds of 8 rice varieties were selected in this study， and their root length， bud length， plant height， germination energy and germination rate were measured at germination stage. Antimony tolerance at germination stage was identified by membership function， principal component analysis， cluster analysis and regression analysis， a comprehensive evaluation model for antimony tolerance during germination was established， and appropriate evaluation indexes were selected. The results showed that the dispersion degree of the nine related indexes was different， the coefficient of variation ranged from 18.66%～61.81%， and the data differences of each trait between the eight varieties reached a significant level. Principal component analysis transformed 9 individual indicators into 3 new comprehensive indicators， with a cumulative contribution rate of 85.82%. Through cluster analysis， the eight varieties were divided into 1 strong antimony tolerance variety， 3 medium antimony tolerance varieties and 4 antimony sensitive varieties.

Keywords： rice; germination period; antimony tolerance; membership function; principal component analysis

銻（Sb）是屬于元素周期表中VA族金屬元素，有4種價(jià)態(tài)（-III、0、III和V價(jià)），主要以III和V價(jià)態(tài)的形式存在，它在地殼中的豐度約為0.2～0.3 m/kg，土壤中銻的背景值約0.3～2.3 m/kg。但由于冶煉、采礦和燃燒化石燃料等人類活動(dòng)的影響，將大量銻污染物釋放到環(huán)境中加劇了土壤、水體、大氣中的銻污染[1]。銻元素不是植物生長的必要元素，但是可以從土壤中吸附到植物體內(nèi)并對(duì)植物產(chǎn)生毒害作用。銻在植物體內(nèi)富集后，通過食物鏈進(jìn)入人體，人體內(nèi)銻超標(biāo)會(huì)引發(fā)多種疾病，例如癌癥、急性腎功能衰竭和心血管疾病等[2]。

植物萌發(fā)期是生命周期的開始，種子能否正常萌發(fā)，對(duì)于植物后期生長以及產(chǎn)量有密切關(guān)系[3]。不同植物在遭受銻脅迫時(shí)萌發(fā)的情況有所差異，在0～200 mg/L三價(jià)銻脅迫下，大豆的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)呈整體促進(jìn)、低強(qiáng)高弱的趨勢(shì)，該濃度區(qū)間處理下，對(duì)大豆的發(fā)芽率無影響，對(duì)根伸長的抑制作用隨處理濃度的增大而增大[4]。種子萌發(fā)初期，0～20 mg/L低濃度銻處理促進(jìn)莧菜、四九黃菜心、菠菜和四季青4種蔬菜種子的萌發(fā)，而40～100 mg/L銻處理抑制這4種蔬菜種子的萌發(fā)。種子萌發(fā)后期，隨著銻處理濃度的升高，其萌發(fā)率逐漸下降[5]。0～20 mg/L五價(jià)銻處理促進(jìn)小麥種子的萌發(fā)，而濃度大于20 mg/L處理抑制小麥種子的萌發(fā)[6]。

水稻是我國重要糧食作物，產(chǎn)量僅次于小麥和玉米，銻對(duì)水稻的生長影響引起了學(xué)者們的廣泛關(guān)注。水稻受銻脅迫后抑制根長生長，影響α-淀粉酶活性，抑制抽穗，降低干重轉(zhuǎn)化率，最后抑制水稻的生長和產(chǎn)量[7]。銻脅迫不僅會(huì)影響水稻幼苗及生長發(fā)育后期各項(xiàng)生理生化指標(biāo)，對(duì)萌發(fā)階段的相關(guān)指標(biāo)也會(huì)產(chǎn)生影響。水培條件下，Sb（III）對(duì)水稻根伸長的毒性顯著大于Sb（V），Sb脅迫導(dǎo)致氧化脅迫，水稻根部丙二醛（MDA）含量增加;氧化脅迫下植物通過調(diào)節(jié)超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）等的活性應(yīng)答氧化脅迫。三價(jià)銻中銻處理下的水稻幼苗SOD和CAT的活性下降，而五價(jià)銻處理下，SOD活性與對(duì)照相比呈下降趨勢(shì)，CAT活性與對(duì)照相比無明顯差異[8]。盆栽條件下，外源添加銻處理抑制水稻的生物量及其產(chǎn)量，隨著銻含量的增加，水稻葉片中SOD、POD、CAT活性及MDA含量逐漸增加，這說明銻濃度對(duì)SOD、CAT、POD活性及MDA含量的增加具有促進(jìn)作用[9]。0.2～1 mg/L五價(jià)銻處理一周的水稻幼苗的生物量降低而MDA含量增加，銻在各組織中的分布整體上表現(xiàn)出根大于莖、葉的特點(diǎn)，五價(jià)銻在水稻莖中可以部分轉(zhuǎn)化為三價(jià)銻（10%～26%）[10]。目前，關(guān)于銻在水稻體內(nèi)的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、分布和銻對(duì)水稻生長的毒害機(jī)理等生理效應(yīng)已有一定程度的了解，有關(guān)水稻耐銻種質(zhì)資源篩選的工作鮮見報(bào)道，而高效評(píng)價(jià)鑒定方法是選育耐銻性品種工作的基礎(chǔ)，目前有研究以發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長、芽長、根鮮重和芽鮮重等形態(tài)指標(biāo)及生理生化等指標(biāo)，利用主成分分析和隸屬函數(shù)法來評(píng)價(jià)水稻對(duì)脅迫的耐受性，如耐鎘性[11]、耐鹽堿性[12]、耐冷性[13-14]等。本研究借鑒已有的研究方法，選用湖南應(yīng)用廣泛的8份水稻品種，在種子萌發(fā)時(shí)進(jìn)行銻脅迫，對(duì)9個(gè)性狀進(jìn)行主成分分析、隸屬函數(shù)、聚類分析等方法綜合評(píng)價(jià)水稻在萌發(fā)期的銻耐性，在萌發(fā)期篩選出銻耐性水稻品種，并優(yōu)化綜合評(píng)價(jià)體系，為銻含量超標(biāo)的區(qū)域耐銻品種選擇和新品種的選育提供參考依據(jù)和理論支持。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)選用8個(gè)常規(guī)稻品種。其中農(nóng)香32、農(nóng)香42、玉針香、湘晚秈13、黃華占、鄂豐絲苗、9311為秈稻，日本晴為粳稻。農(nóng)香32、農(nóng)香42、玉針香、湘晚秈13為湖南省水稻研究所選育，黃華占由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育，鄂豐絲苗由江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院選育，9311由德農(nóng)正成水稻研究所選育，日本晴由日本愛知農(nóng)場(chǎng)選育。

1.2" 供試藥品

酒石酸銻鉀半水合物（C4H4O7Sb·0.5H2O，SbⅤ），分析純，生產(chǎn)廠家：麥克林試劑。

1.3" 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2022年4月30日在湖南人文科技學(xué)院農(nóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，經(jīng)過預(yù)試驗(yàn)設(shè)銻（Ⅴ）濃度為0、50、75、100、125 mg/L，對(duì)照組（ck）為不添加銻的去離子水。選擇各供試水稻品種外觀飽滿度一致的種子裝入燒杯，將0.5%次氯酸鈉倒入燒杯充分?jǐn)嚢?0 min，表面消毒后用蒸餾水洗滌，在去離子水中浸種120 min后沖洗6遍。將種子放入鋪有濾紙的直徑20 cm的培養(yǎng)皿中。每個(gè)培養(yǎng)皿放置用次氯酸鈉溶液處理浸透的種子100粒，每個(gè)處理3次重復(fù)。每個(gè)培養(yǎng)皿中加入對(duì)應(yīng)的0（ck）、50、75、100、125 mg/L各5 mL銻濃度溶液，智能光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽，提供26 ℃溫度，設(shè)光照16 h/黑暗8 h，相對(duì)濕度70%。每隔24 h用移液管向培養(yǎng)皿中補(bǔ)充1 mL相應(yīng)的銻濃度溶液，使濾紙保持濕潤狀態(tài)[15-16]。

1.4" 測(cè)定指標(biāo)及方法

每24 h記錄種子的發(fā)芽數(shù)量，以種子胚根長與種子長相等、胚芽長為種子長一半時(shí)記為有效萌發(fā)[12]。在處理第3 d時(shí)測(cè)定發(fā)芽勢(shì)、在處理第7 d時(shí)測(cè)定發(fā)芽率。并隨機(jī)取20株幼苗用精確到0.1 cm的直尺測(cè)定水稻幼苗的測(cè)量胚根長與胚芽長，將100株幼苗分為5份，每份20株，將幼苗用蒸餾水沖洗干凈，水稻幼苗用濾紙吸干表層水分，用電子天平秤稱量鮮重，之后將種子放置于105 ℃殺青30 min后烘箱設(shè)45 ℃恒溫72 h，測(cè)定干重。

萌發(fā)指標(biāo)的計(jì)算參考王丹丹、屈成等方法[17-18]。

發(fā)芽勢(shì)（germinationvigor，GV）=3 d內(nèi)有效發(fā)芽的種子數(shù)/種子總數(shù)×100%。

發(fā)芽率（germinationrate，GR）=7 d內(nèi)有效發(fā)芽的種子數(shù)/種子總數(shù)×100%。

發(fā)芽指數(shù)（germinationindex，GI）=∑（Gt/Dt），式中：Gt為t天的發(fā)芽數(shù);Dt為發(fā)芽日數(shù)。

活力指數(shù)（vitalindex，VI）=GR×S，式中：GR為發(fā)芽率，S為幼苗苗長。

1.5" 數(shù)據(jù)處理與分析

測(cè)試數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007和IBM spss 23 Statistics進(jìn)行分析，并繪制圖表和表格，通過IBM spss 23 Statistics中anova分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的顯著性，雙變量進(jìn)行生理指標(biāo)的相關(guān)性分析，對(duì)篩選出的生理指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，對(duì)品種銻耐性綜合評(píng)價(jià)值進(jìn)行聚類分析。相關(guān)隸屬函數(shù)公式參考李萍、郜歡歡等方法[19-21]。

隸屬函數(shù)值公式如下：

單項(xiàng)指標(biāo)銻耐性系數(shù)

ACij=Tij/CKij，（1）

式中：Tij表示第j個(gè)品種（系）第i個(gè)指標(biāo)銻害處理組平均值;CKij表示第j個(gè)品種（系）第i個(gè)指標(biāo)照組的平均值。

單項(xiàng)指標(biāo)隸屬函數(shù)值

R=（ACij-ACmin）/（ACmax-ACmin），（2）

式中：i=1，2，…，n;ACij表示第j個(gè)品種（系）第i個(gè)指標(biāo)單項(xiàng)銻耐性系數(shù);ACmax表示供試品種中的單項(xiàng)指標(biāo)銻耐性系數(shù)的最大值;ACmin表示最小值。

平均隸屬函數(shù)

ASF=ΣRi，（3）

式中：i=1，2，…，n;Ri表示每個(gè)品種（系）的第i個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值。

綜合指標(biāo)中的權(quán)重

wij=，（4）

式中：i=1，2，…，n;αi表示每個(gè)成分矩陣中每個(gè)變量對(duì)應(yīng)的系數(shù);θj為第j個(gè)主成分對(duì)應(yīng)的特征值。

μ（xj）=（xj-xmin）/（xmax-xmin），j=1，2，…，n，（5）

式中：xj表示第j個(gè)綜合指標(biāo);xmin表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的最小值;xmax表示第j個(gè)綜合指標(biāo)的最大值。

各品種（系）在銻脅迫下銻耐性綜合評(píng)價(jià)值

Di=∑（μxj×Wj），（6）

式中：j=1，2，…，n;Wj表示第j個(gè)綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度即權(quán)重。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 銻脅迫濃度篩選

銻通過根系進(jìn)入植物體內(nèi)，且根系是最先吸收土壤中銻的重要器官，根的生長變化對(duì)重金屬濃度比較敏感[11]，本實(shí)驗(yàn)選用根長進(jìn)行銻處理濃度的篩選。從表1可知，不同銻濃度下，各水稻品種的根長變化趨勢(shì)也存在差異，8個(gè)水稻品種根長顯著性分析中，在50 mg/L處理下，除農(nóng)香32外，其他7個(gè)品種的根長較對(duì)照相比全部達(dá)到顯著水平。在75 mg/L處理下，8個(gè)品種根長較對(duì)照差異均達(dá)到顯著水平，在100 mg/L處理下，除農(nóng)香32外，其他7個(gè)品種的根長較對(duì)照相比全部達(dá)到顯著水平。供試品種中除農(nóng)香32品種有先促進(jìn)后抑制趨勢(shì)，其他品種整體呈現(xiàn)隨銻濃度的增加抑制程度增加，在125 mg/L處理下，一部分幼苗不能正常生長，出現(xiàn)殘缺根、腐爛等現(xiàn)象。因此為了有效區(qū)分品種間耐性差異，選擇75 mg/L的銻脅迫處理，進(jìn)行以下相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

2.2" 萌發(fā)期指標(biāo)分析

根據(jù)表2可知，75 mg/L的銻處理濃度下各項(xiàng)指標(biāo)均有不同程度的差異，選擇根長、芽長、株高、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、鮮重與干重9個(gè)指標(biāo)作為水稻萌發(fā)期銻耐性能力評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)照組各性狀變異系數(shù)介于20.15%～83.08%，變異系數(shù)從大到小依次為發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、根長、芽長、干重、株高、活力指數(shù)、鮮重和發(fā)芽率。處理組各性狀變異系數(shù)介于18.66%～61.81%，變異系數(shù)從大到小依次為發(fā)芽勢(shì)、根長、活力指數(shù)、芽長、株高、發(fā)芽指數(shù)、鮮重、干重和發(fā)芽率。銻脅迫下，8個(gè)品種的根長、活力指數(shù)、株高、發(fā)芽勢(shì)、芽長、鮮重及發(fā)芽率均值較對(duì)照分別下降37.76%、29.74%、23.95%、11.42%、6.86%、0.76%和0.10%，其中根系受抑制最為嚴(yán)重，而干重、發(fā)芽指數(shù)則分別較對(duì)照增加0.89%、0.88%。

2.3" 單項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性分析

按照公式（1）計(jì)算9個(gè)水稻單項(xiàng)指標(biāo)銻耐性系數(shù)（AC值），由表3可知同一品種不同指標(biāo)的銻耐性系數(shù)和同一指標(biāo)不同品種的銻耐性系數(shù)均有較大變幅，分析結(jié)果顯示各指標(biāo)之間存在不同程度的相關(guān)性（表4），其中根長與株高、活力指數(shù)，芽長與活力指數(shù)呈極顯著正相關(guān)（Plt;0.01）;根長與芽長、株高與芽長呈顯著正相關(guān)（Plt;0.05）。相關(guān)性分析表明各性狀之間存在不同程度的相關(guān)性，這致使不同指標(biāo)間反映的信息產(chǎn)生重疊。因此，僅根據(jù)單個(gè)指標(biāo)的耐性系數(shù)來評(píng)價(jià)品種的銻耐性存在片面性和不穩(wěn)定性。

2.4" 單項(xiàng)指標(biāo)耐性系數(shù)（AC值）的主成分分析

進(jìn)一步對(duì)供試水稻種質(zhì)資源萌發(fā)期銻耐性指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，表3數(shù)據(jù)構(gòu)成了主成分分析的元素矩陣。利用spss軟件對(duì)9個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的耐銻系數(shù)進(jìn)行主成分分析（表5），前3個(gè)成分因子的特征值分別為4.74、1.91、1.08，均大于1，第一、第二、第三主成分的貢獻(xiàn)率為52.68%、21.2%、11.94%，前三個(gè)成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)85.82%。將9個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為3個(gè)新的相互獨(dú)立的綜合指標(biāo)，作為銻脅迫影響水稻種質(zhì)萌發(fā)期的主要篩選指標(biāo)。第一主成分中活力指數(shù)、株高、根長、芽長載荷絕對(duì)值較高，均在0.81以上，第一主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到52.68%，這表明第一主成分能夠提供原變量綜合信息的一半以上。第二主成分中發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率載荷絕對(duì)值較高，第三主成分貢獻(xiàn)率較高的是鮮重、發(fā)芽指數(shù)、干重。

2.5" 基于平均隸屬函數(shù)值、銻耐性綜合評(píng)價(jià)值和對(duì)銻加權(quán)耐性系數(shù)的綜合評(píng)價(jià)

隸屬函數(shù)分析在水稻銻耐性評(píng)價(jià)中是較為常用的一種評(píng)價(jià)方法。本研究選用9個(gè)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)8個(gè)常規(guī)稻銻耐性的強(qiáng)弱，根據(jù)單項(xiàng)指標(biāo)隸屬函數(shù)值公式（3）計(jì)算出ASF值（表6），ASF值介于0.18～0.90之間，根據(jù)ASF值對(duì)不同水稻對(duì)銻耐性表現(xiàn)依次為農(nóng)香32、農(nóng)香42、玉針香、日本晴、湘晚秈13、黃華占、鄂豐絲苗、9311。銻耐性綜合評(píng)價(jià)值（D值）度量了各品種的主成分得分和主成分權(quán)重的累加值，其值大小綜合反映了各品種對(duì)銻耐性的強(qiáng)弱。通過AC值進(jìn)行主成分分析得到主成分貢獻(xiàn)率、累計(jì)貢獻(xiàn)率和各指標(biāo)的特征向量，根據(jù)主成分方差百分比和各指標(biāo)的特征向量由公式（4）計(jì)算出綜合指標(biāo)中的權(quán)重（w），各主成分得分模型為

F1=0.421x1+0.384x2+0.432x3+0.261x4+0.118x5+0.307x6+0.184x7+0.441x8+0.291x9，

F2=-0.254x1+0.24x2-0.13x3+0.4x4+0.619x5-0.134x6-0.506x7-0.068x8+0.199x9，

F3=-0.104x1-0.338x2-0.215x3-0.183x4+0.27x5+0.54x6+0.243x7-0.213x8+0.572x9，

式中：x1，x2，x3，…，x9分別表示根長、芽長、株高、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、鮮重、干重、活力指數(shù)和發(fā)芽指數(shù)的耐性系數(shù)。

根據(jù)公式（5）計(jì)算綜合指標(biāo)隸屬函數(shù)值（μ值），利用公式（6）得出D值，即為各品種銻耐性強(qiáng)弱的綜合評(píng)價(jià)值。8個(gè)常規(guī)稻品種，D值介于0.07～0.64之間，根據(jù)D值大小對(duì)8個(gè)常規(guī)稻品種進(jìn)行耐性排序（表7），其數(shù)值越大說明品種銻耐性越強(qiáng)，不同水稻對(duì)銻耐性表現(xiàn)依次為農(nóng)香32、農(nóng)香42、日本晴、玉針香、湘晚秈13、黃華占、鄂豐絲苗、9311。從2種綜合評(píng)價(jià)體系來看，8個(gè)常規(guī)稻品種在不同銻耐性評(píng)價(jià)體系中銻耐性排名相似，對(duì)銻耐性和對(duì)銻敏感性品種的篩選結(jié)果吻合度較高。

2.6" 聚類分析

聚類分析基于各品種綜合銻耐性系數(shù)值（D），通過IBM spss 23 Statistics進(jìn)行系統(tǒng)聚類，在歐氏距離D=8處將8個(gè)常規(guī)稻品種分為3大類（圖1）。其中第Ⅰ類是耐銻型的品種，為農(nóng)香32品種;第II類屬于中度耐銻型的品種，包括玉針香、日本晴、農(nóng)香42，;第III類屬于銻敏感品種，包括黃華占、9311、鄂豐絲苗、湘晚秈13。

2.7" 水稻銻耐性評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選與回歸方程的構(gòu)建

為進(jìn)一步分析篩選銻耐性評(píng)價(jià)指標(biāo)，以9個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)的耐性系數(shù)為自變量，以綜合銻耐性系數(shù)值（D值）為因變量，進(jìn)行逐步回歸，構(gòu)建最優(yōu)回歸方程：D=-1.259+1.054*X1+0.504*X2（R2=0.933，F(xiàn)=34.768）。式中，X1、X2分別代表發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的單項(xiàng)指標(biāo)的耐性系數(shù)（AC值）。由方程可知，發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的單項(xiàng)指標(biāo)的耐性系數(shù)（AC值）與綜合銻耐性系數(shù)值（D值）呈顯著相關(guān)性（Plt;0.05）。R2=0.933，說明自變量發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的AC值可以解釋因變量D值的93.3%，該模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)較高。因此，在水稻萌發(fā)期銻耐性的綜合評(píng)價(jià)篩選中，選擇發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)這2個(gè)指標(biāo)，利用回歸方程來估算D值，可以減少綜合評(píng)價(jià)的工作量，使篩選更加高效。

3" 討論

水稻的銻耐性因品種不同存在差異，不同品種間的耐銻性差異在銻離子濃度過高或過低的情況下都會(huì)趨于不顯著，因此，適宜的處理濃度對(duì)作物種質(zhì)資源篩選非常重要。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了5個(gè)銻處理濃度，用不同遺傳來源的8份品種為試驗(yàn)材料，以根長作為選擇指標(biāo)，通過比較不同材料間根長變化差異，最終選擇75 mg/L為最適處理濃度。由于品種間遺傳背景不同，以往研究顯示對(duì)水稻品種南粳2728而言，銻處理濃度大于10 mg/L根長指標(biāo)在處理后與對(duì)照相比達(dá)到差異顯著水平[22]。對(duì)華潤2號(hào)水稻品種而言，銻處理濃度大于6 mg/L根長指標(biāo)在處理后與對(duì)照相比達(dá)到差異顯著水平[23]。本試驗(yàn)過程中研究品種群體數(shù)量相較更多，所篩選出的處理濃度可以作為更大規(guī)模群體萌發(fā)期耐銻性篩選的參考濃度。

銻毒害對(duì)水稻的影響是多層次、多方面的，用單個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)水稻品種的銻耐性相對(duì)比較片面、結(jié)果可能存在誤差。多個(gè)指標(biāo)可以更加全面地反映出銻耐性，但多個(gè)指標(biāo)較繁瑣，部分指標(biāo)與指標(biāo)之間存在一定的相關(guān)性，導(dǎo)致信息重疊，不宜直接用于評(píng)價(jià)出品種之間的銻耐性的高低。本研究選擇發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長、芽長、株高等指標(biāo)為觀察對(duì)象，各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)銻脅迫的敏感性不一，且不同品種不同性狀指標(biāo)受到的影響程度不同，說明通過單一性狀指標(biāo)對(duì)種子萌發(fā)期耐銻能力進(jìn)行評(píng)價(jià)不穩(wěn)定。通過主成分分析和隸屬函數(shù)法將多個(gè)不同的指標(biāo)轉(zhuǎn)換成新的個(gè)數(shù)較少的綜合指標(biāo)，能夠更準(zhǔn)確反映出植物所測(cè)量指標(biāo)的信息，利用各種公式求出各材料間的耐銻性綜合評(píng)價(jià)值（D），從而能夠準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)出各材料的耐銻性。近年來，主成分分析和隸屬函數(shù)法已在油菜[20、24]、小麥[25-26]、芝麻[27]等作物的抗逆性鑒定中得到初步應(yīng)用，但在水稻銻耐性的鑒定中仍罕見報(bào)道。本研究通過主成分分析和回歸方程的建立，獲得4個(gè)耐銻性關(guān)鍵指標(biāo)。根據(jù)主成分分析結(jié)果可知，在第一主成分中活力指數(shù)、株高、根長的特征向量值較大;根據(jù)逐步回歸方程可知，發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)與水稻耐銻性綜合評(píng)價(jià)D值有緊密聯(lián)系;綜合主成分分析和逐步回歸分析2種分析方式，發(fā)現(xiàn)活力指數(shù)、株高、根長、發(fā)芽指數(shù)可能是水稻萌發(fā)期篩選銻耐性品種的重要指標(biāo)。這些指標(biāo)與田蕾等[14]對(duì)水稻萌發(fā)期耐鹽性評(píng)價(jià)篩選到的指標(biāo)（發(fā)芽指數(shù)和根長）和荊瑞勇等[28]對(duì)水稻萌發(fā)期耐鹽性評(píng)價(jià)篩選到的指標(biāo)（發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長、株高和活力指數(shù)）基本重合，表明這些指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)不同非生物逆境脅迫下萌發(fā)期水稻品種的耐受性具有一定的代表性。

本研究以各性狀的耐性系數(shù)作為衡量單項(xiàng)耐銻能力大小的指標(biāo)，利用主成分分析法將9個(gè)形態(tài)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為3個(gè)新的綜合指標(biāo)，根據(jù)3個(gè)綜合指標(biāo)值求出其相應(yīng)的隸屬函數(shù)值，得到不同基因型的耐銻性綜合評(píng)價(jià)值（D值）?；贒值進(jìn)行聚類分析，將8個(gè)品種劃分為3類：第Ⅰ類是耐銻型的品種，為農(nóng)香32品種;第II類屬于中度耐銻型的品種，包括玉針香、日本晴、農(nóng)香42;第III類屬于銻敏感品種，包括黃華占、9311、鄂豐絲苗、湘晚秈13。

已有研究顯示不同生育期的水稻品種對(duì)鹽堿或者重金屬等逆境的耐受能力存在差異，程旺大等[29]研究認(rèn)為，水稻材料后期鎘耐性強(qiáng)弱與苗期鎘耐性強(qiáng)弱具有一致性。肖美秀等[30]對(duì)水稻品種“Lement”和“F6-138-1”的全生育期試驗(yàn)結(jié)果顯示，籽粒鎘積累量與苗期篩選結(jié)果一致。而在耐鹽性鑒定研究中，吳家富等[31]認(rèn)為水稻耐鹽性有明顯的階段發(fā)育特異性，不同發(fā)育階段的耐鹽性之間無明顯相關(guān)性。本研究中，在萌發(fā)期篩選出的銻耐性較好的水稻品種是否在苗期或者成株期表現(xiàn)出相同的特性還有待于驗(yàn)證。此外，通過將不同生育期形態(tài)指標(biāo)、生理生化指標(biāo)和基因表達(dá)等指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，將有助于更加精準(zhǔn)、高效地篩選耐銻水稻種質(zhì)資源。

4" 結(jié)論

本研究選用水稻萌發(fā)期在銻脅迫下各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)8份水稻種質(zhì)資源進(jìn)行銻耐性鑒定。結(jié)合單個(gè)指標(biāo)銻耐性系數(shù)（AC值）、平均隸屬（ASF值）、各品種在銻脅迫下銻耐性綜合評(píng)價(jià)值（D值）進(jìn)行ASF值和D值排序，其中第Ⅰ類是耐銻型的品種，為農(nóng)香32品種;第II類屬于中度耐銻型的品種，包括玉針香、日本晴、農(nóng)香42;第III類屬于銻敏感品種，包括黃華占、9311、鄂豐絲苗、湘晚秈13。從9個(gè)指標(biāo)中篩選出活力指數(shù)、株高、根長、發(fā)芽指數(shù)4個(gè)重要指標(biāo)的AC值，可用于水稻萌發(fā)期種質(zhì)資源耐銻毒性鑒定與預(yù)測(cè)。

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基金項(xiàng)目：湖南省自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（2021JJ40267）;湖南省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（2021JJ30376）

第一作者簡(jiǎn)介：張新（1986-），男，博士，講師。研究方向?yàn)樽魑锬婢尺m應(yīng)生理與分子機(jī)制。

*通信作者：段仁燕（1978-），男，博士，教授。研究方向?yàn)檗r(nóng)田生態(tài)修復(fù)與安全利用。